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Pour les industries aux émissions de CO₂ fortement concentrées, telles que les aciéries, les cimenteries ou encore les raffineries, le procédé de capture et utilisation du CO₂ apparaît comme une solution nécessaire pour limiter leur impact environnemental. Dans ce contexte, la transformation du CO₂ par le dihydrogène (H₂) offre le double avantage de recycler le CO₂ et d’obtenir du méthane, un gaz qui se stocke facilement dans les infrastructures de ville.

Pour provoquer cette réaction, l’équipe de l’Icpees, spécialisée dans le développement de nouveaux matériaux et la compréhension des mécanismes réactionnels, s’est intéressée à la combinaison de deux matériaux, le nickel et l’oxyde de cérium. Ce dernier est habituellement utilisé pour disperser le nickel et favoriser ainsi les interactions avec le CO₂ et le H₂. Grâce à l’intensité de la lumière de différents synchrotrons européens couplés à des travaux de modélisation moléculaire, les scientifiques ont sondé la matière pour mieux comprendre ces interactions.

De nouvelles espèces ioniques du nickel

Leurs travaux ont permis de révéler de nouvelles espèces ioniques du nickel responsables d’une activité spécifique record pour la transformation du CO₂ et du H₂ en méthane. Les espèces ioniques de nickel, dispersées dans l’oxyde de cérium, sont stabilisées par un jeu d’interactions spécifiques avec ce dernier. En augmentant ainsi la vitesse de réaction, les espèces ioniques de nickel agissent comme catalyseur.

De nouvelles applications dans le champ des piles à combustibles

Cette avancée dans la compréhension fondamentale des interactions entre le nickel et le CO₂ ouvre des perspectives intéressantes dans le cadre de la transition énergétique et pourrait être appliquée à d’autres types de métaux. Cela pourrait également offrir de nouvelles applications dans le champ des piles à combustibles dont le fonctionnement repose sur le même type de réactions.

• Retrouvez la publication le journal Angewandte Chemie International Edition en Avril 2023